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1、word 教 案 課題：第四章 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角------硅(一) 授課班級 課 時 教 學 目 的 知識 與 技能 1、了解硅在自然界中的含量、存在、用途 2、了解二氧化硅的物理性質(zhì)，掌握二氧化硅的化學性質(zhì) 過程 與 方法 1、自主學習，培養(yǎng)學生自學的能力。 2、活動探究，通過硅與碳、二氧化硅與二氧化碳的比擬，培養(yǎng)學生的歸納能力、比擬能力。 情感 態(tài)度 價值觀 通過了解材料開展的歷史與前景，使學生認識化學在材料科學中的重要地位，體會化學的創(chuàng)造性和實用性，激發(fā)對化學科學的興趣。 重 點 二氧化硅的

2、性質(zhì)(尤其是作為酸性氧化物的性質(zhì)) 難 點 二氧化硅的存在等STS關注的拓展性學習容 知 識 結(jié) 構(gòu) 與 板 書 設 計 第四章 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角------硅(一) 一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅(SiO2 ) (1) 存在 (2) 用途 (3) 物理性質(zhì)：熔點高，硬度大的固體、不溶于水，純凈的SiO2 晶體無色透明 (4) 結(jié)構(gòu)：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) (5) 化學性質(zhì)：穩(wěn)定，不活潑 具有酸性氧化物的性質(zhì)：(不溶于水且不和水反響) 與強堿反響 ：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O 與堿性氧化物

3、反響：SiO2+CaOCaSiO3 與HF的反響：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O 2、硅酸(H2SiO3) 硅酸是一種弱酸，它不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。 Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓ Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3↓ Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓ H2SiO3H2O +SiO2 教學過程 教學步驟、容 教學方法、手段、師生活動 ［引入］我們生成的地球，它堅硬的地殼是由什么構(gòu)成的？ 巖石，構(gòu)成巖石的主要成分是硅酸鹽與硅的氧化物。 ［問］一提

4、到硅，同學們又能想到什么呢？ 硅谷：美國新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū),電子技術(shù)研究中心,計算機生產(chǎn)的重要基地,位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端. 半導體：單晶硅是半導體器材的核心材料,硅半導體是集成電路的主要材料,估計在21世紀,硅仍然會占半導體材料的95%以上. 沙子、石英、水晶：主要成分是硅的氧化物 光導纖維:從石英玻璃熔融體中,拉出直徑為100微米的細絲.再把千百根光導纖維組合并增強處理,就制成成光纜,其優(yōu)點:質(zhì)輕,體積小,輸送距離長,性好,本錢低. ［導入］從古至今，在無機非金屬材料中，硅一直都在扮演著主要的角色。今天，就讓我們一同來研究一下硅的氧化物------二氧化硅與硅酸和硅

5、酸鹽的性質(zhì) 。 ［板書］第四章 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角------硅(一) ［講］硅在地殼中含量豐富，僅次于氧，排在第二位，約占26.3%。 ［投影］元素周期表 ［講］位于周期表中的第四長列上的是碳族，這一族可謂是豪門望族。其中具有代表性的是其中的兩位兄長。碳，形成了無數(shù)種構(gòu)成人類和其它地球生物等的有機物，“統(tǒng)治了有機界〞。其構(gòu)成的煤、石油等有機化產(chǎn)品和材料是現(xiàn)代化的基石。而它的弟弟------硅，地殼質(zhì)量的約90%，構(gòu)成了地殼大局部巖石、沙子和土壤， “統(tǒng)治了地殼〞，而當今硅酸鹽工業(yè)的瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異。 ［思考與交流］畫出C、Si的原子結(jié)構(gòu)簡圖，并由此分析：

6、硅的化學性質(zhì)活不活潑，為什么？硅的化合價主要是多少？ ［講］Si原子最外層有四個電子,既不易失電子,也不易得電子,所以,硅的化學性質(zhì)不活潑。主要形成四價的化合物。硅是一種親氧元素，在自然界它總是與氧相互化合。所以在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以熔點很高的 氧化物與硅酸鹽的形式存在。 ［思考］常溫下，單質(zhì)碳、硅的化學性質(zhì)都不活潑，為什么碳在自然界中有穩(wěn)定的單質(zhì)〔金剛石〕存在，而硅卻沒有，說明了什么？ 單質(zhì)硅的化學性質(zhì)雖然穩(wěn)定，但硅是一種親氧元素，硅原子和氧原子的結(jié)合非常結(jié)實，形成的二氧化硅或硅酸鹽中的硅氧化學鍵非常結(jié)實，硅氧鍵一旦形成就很難被破壞，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸

7、鹽的形式存在，沒有游離態(tài)的硅。 ［過］下面我們首先來研究一下二氧化硅的性質(zhì)和用途。 ［板書］一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅(SiO2 ) (1) 存在 ［講］SiO2 是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12％，其存在形態(tài)有結(jié)晶形和無定形兩大類，通稱硅石。 ［投影］并展示水晶、瑪瑙、石英坩堝、一段光纜 ［講］水晶是自然界中六方柱狀的透明晶體，瑪瑙的成分也是SiO2，它們除了一些常見的可作飾物等用途外，SiO2 在工業(yè)上用途也非學廣泛，例如，以石英為材料而制成的纖維在電信行業(yè)的應用等。 ［板書］(2) 用途 硅石 結(jié)

8、晶形：瑪瑙、石英、水晶 無定形：硅藻土 ［投影小結(jié)］ ①、制光導纖維 ②、石英玻璃制化學儀器 ③、石英表、石英鐘 ④、水晶制光學儀器和工藝品 ⑤、瑪瑙制精細軸承和裝飾品 ［講］結(jié)合已有的關于水晶、沙子主要成分也是SiO2 的知識，思考一下，SiO2的物理性質(zhì)有哪些，注意與CO2進展比擬研究 [SiO4]四面體結(jié)構(gòu) ［板書］(3) 物理性質(zhì)：熔點高，硬度大的固體、不溶于水，純凈的SiO2 晶體無色透明 ［思考］為什么SiO2與CO2的性質(zhì)上有著這么大的差異呢？ ［講］主要取決于結(jié)構(gòu)的不同。CO2是C與O通過化學鍵所連接的分子結(jié)構(gòu)，而SiO2 是Si—O四面

9、體結(jié)構(gòu) ［投影］硅氧四面體結(jié)構(gòu) ［講］[SiO4]四面體：每1個Si原子周圍結(jié)合4個O原子，Si在中心,O在四個頂角. 同時每1個O原子周圍結(jié)合2個Si原子相結(jié)合。二氧化硅中氧原子與硅原子個數(shù)比為2：1,通常用SiO2 來表示二氧化硅的組成. ［板書］(4) 結(jié)構(gòu)：空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) ［講］我們說，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，SiO2 的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不僅決定了其物理性質(zhì)的特殊性，還決定了其化學性質(zhì)的穩(wěn)定性。 ［板書］(5) 化學性質(zhì)：穩(wěn)定，不活潑 具有酸性氧化物的性質(zhì)：(不溶于水且不和水反響) 與強堿反響 ：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O 與堿性氧化物反響：SiO2+CaOCa

10、SiO3 ［講］SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，還具有特性。比如酸性氧化物一般不與酸反響，而SiO2卻能與HF反響，這也是工業(yè)上雕刻玻璃的反響原理 ［板書］ 與HF的反響：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O ［講］除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、純硅時，還有一些特殊反響 ［投影小結(jié)］ 弱氧化性：SiO2+2CSi +2CO↑ (工業(yè)上制粗硅) 與某些鹽反響：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑ (工業(yè)上制玻璃的主要反響) ［思考與交流］1、實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？ HF能腐蝕玻璃，因此，盛

11、裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。 2、實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？ NaOH溶液能與玻璃中的SiO2 反響生成Na2SiO3 ，使瓶塞局部粘結(jié)而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。 ［過］剛剛我們提到SiO2不能溶于H2O得到相應的酸，但它對應的酸叫硅酸，那么硅酸是一種怎樣制得的酸呢？ ［板書］2、硅酸(H2SiO3) ［講］H2SiO3是一種比H2CO3還要弱的酸，它不溶于水，不能使指示劑褪色，是一種白色粉末狀的固體。 ［板書］硅酸是一種弱酸，它不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。 ［問］SiO2

12、不溶于水且不和水反響，那么要如何制備硅酸呢？結(jié)合初中制備CO2的方法來設想一下？ ［講］初中制備CO2是利用碳酸鹽與強酸反響，是強酸制弱酸的原理。H2SiO3也是一種很弱的酸，我們是否也可以用硅酸鹽來制備呢？ ［投影實驗］P76 實驗4-1 實驗4-1：向飽和Na2SiO3 溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸 現(xiàn)象 滴入酚酞溶液顯紅色，再滴入鹽酸紅色消失，并有透明膠狀物質(zhì)生成 結(jié)論 Na2SiO3 溶液呈堿性，與酸反響生成了H2SiO3 且H2SiO3 難溶于水 化學方程式 Na2SiO3+2HCl==H2SiO3 ↓+2NaCl ［問］假設改向Na2SiO3溶液中滴加H2SO

13、4 會有什么現(xiàn)象呢？ ［板書］Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓ Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3↓ ［講］所生成的硅酸逐漸聚合而形成膠體－硅酸溶膠，硅酸濃度較大時，如此形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)枯燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠〞。硅膠多孔，吸附水分能力強，常用做實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的枯燥劑，也可以用作催化劑的載體。 ［講］如果對硅酸加熱，其可以分解生成SiO2 ［板書］H2SiO3H2O +SiO2 ［活動與探究］硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，請利用中學實驗室常見的儀器與藥品，設計一個簡單實驗，

14、證明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份實驗報告。 ［分析］利用CO2 溶于水產(chǎn)生H2CO3 ，而H2CO3的酸性比H2SiO3 的酸性強，可以將CO2通入到Na2SiO3的溶液中。 ［板書］Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓ ［總結(jié)］本節(jié)課我們學習了一種重要的非金屬元素硅的化合物SiO2和H2SiO3，了解了SiO2的重要性質(zhì)與用途。知道了晶瑩透明的水晶、五彩斑斕的瑪瑙與普通沙子的化學成分并沒有什么兩樣。知道了SiO2在當前信息時代、IT產(chǎn)業(yè)中的重要作用?；瘜W知識可以幫助我們認識，了解世界，我們也可以用學過的知識進展發(fā)明、創(chuàng)造，造福人類。 ［自我評價］ 1、制

15、造光導纖維的主要原料是〔〕 A.晶體硅 B.二氧化硅 C.石墨 D.硅酸鈉 2、如下說確的是〔　　〕 A．SiO2溶于水顯酸性 B．CO2通入水玻璃(硅酸鈉的水溶液〕可得硅酸 C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 D．SiO2晶體中不存在單個SiO2分子 3、如下物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是( ) A.燒堿溶液 B.濃硫酸 C.氫氟酸 D.碳酸鈉溶液 4、要除去SiO2 中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是〔〕 A.純堿溶液 B 鹽酸 C 硫酸 D 苛性鈉溶液 5、加

16、熱熔融燒堿時應使用如下哪種坩堝〔〕 A.石英坩堝 B.普通玻璃坩堝 C.鐵坩堝 D.瓷坩堝 6、CO2 通入如下各溶液中,不可能產(chǎn)生沉淀的是 ( ) A 石灰水 B 飽和碳酸鈉溶液 C 硅酸鈉溶液 D 氯化鈣溶液 假設最終產(chǎn)生沉淀的是( BC ) 配以多媒體圖片 從感性上讓學生接觸要學習的容，激起學生學習的興趣。

17、 聯(lián)系生活，激發(fā)求知欲。 圖片呈現(xiàn)，直觀、深刻，加深認識。 抽象思維，初步建立SiO2空間立體結(jié)構(gòu)。通過視頻呈現(xiàn)，使學生對SiO2的結(jié)構(gòu)的理解更深刻。 提高學生信息處理能力， 提高學生科學精神 B B

18、D C B C D 教學回顧： 教 案 課題：第四章 第一節(jié) 無機非金屬材料的主角------硅(二) 授課班級 課 時 教 學 目 的 知識 與 技能 1、了解硅酸鹽、硅的主要性質(zhì) 2、認識硅酸鹽、硅等在生產(chǎn)、信息技術(shù)、材料科學等領域的應用 過程 與 方法 通過硅與碳的比擬學習，引導學生學會運用比照的方法來認識物質(zhì)。 情感 態(tài)度 價值觀 通過對硅酸鹽材料與硅的用途學習，使學生了解新型無機非金屬材料，培養(yǎng)學生熱愛科學的情感。 重 點 硅、硅酸鹽的豐富性和多樣性 難 點

19、 通過學習，掌握研究非金屬元素單質(zhì)與化合物的一般方法 知 識 結(jié) 構(gòu) 與 板 書 設 計 二、硅酸鹽 (silicate) 1、定義：硅酸鹽是由硅、氧、金屬所組成的化合物的總稱。 2、硅酸鈉 (1) 物理性質(zhì)：白色固體，易溶于水，水溶液俗稱水玻璃或泡花堿，是一種泡花堿 (2) 化學性質(zhì)：相對穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕， 熱穩(wěn)定性強 3、表示方法： 原如此：金屬氧化物〔較活潑------較不活潑〕 方法： 找組成元素 寫成氧化物的形式 原子個數(shù)比不變 檢查有無遺漏 三、硅( silicon) 單質(zhì) 1、存在形態(tài)：有晶體硅和無定形硅兩種同

20、素異形體 2、晶體結(jié)構(gòu)：正四面體形 3、物理性質(zhì)：灰黑色具有金屬光澤的固體、熔點高、硬度大、質(zhì)脆、導電性介于導體和絕緣體之間，是好的半導體材料。 4、化學性質(zhì) (1) 常溫下的反響： Si+2F2==SiF4 Si+4HF==SiF4↑+2H2↑ Si+2NaOH +H2O == Na2SiO3+2H2↑ (2) 高溫下的反響： Si+O2SiO2 Si+2Cl2 SiCl4 5、硅的制備 (1) 工業(yè)上制粗硅 SiO2 + 2C Si+2CO↑ 石英砂 焦炭 電爐中 粗硅 (2) 由粗硅制純硅 Si+2Cl

21、2 SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl 教學過程 教學步驟、容 教學方法、手段、師生活動 ［思考］SiO2與CO2在物理、化學性質(zhì)方面有哪些相似性和不同之處 ［投影回顧］ CO2 SiO2 物理性質(zhì) 無色無味氣體，熔沸點都很低，微溶于水，存在于空氣中 灰黑色固體，熔沸點都很高，不溶于水，存在于巖石中，俗名硅石、石英、水晶，纖維、玻璃、硅藻土中都大量含有 化學性質(zhì) 和堿性氧化物 CO2+CaO==CaCO3 SiO2 +CO2 CaSiO3 和堿 CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH==Na2S

22、iO3+H2O 和酸 -------- SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O 和水 CO2+H2O===H2CO3 -------- ［回顧］上節(jié)課我們提到，用可溶性硅酸鹽Na2SiO3來制備H2SiO3。事實上，在自然界中，硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，大多數(shù)硅酸鹽是不溶于水的。自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦物約占地殼總質(zhì)量的5%。 ［板書］二、硅酸鹽 (silicate) 1、定義：硅酸鹽是由硅、氧、金屬所組成的化合物的總稱。 ［講］硅酸鹽結(jié)構(gòu)復雜，一般不溶于水，性質(zhì)很穩(wěn)定。最簡單的硅酸鹽是硅酸鈉，下面我們主要研究一下硅酸鈉的性質(zhì) ［板書］2、硅酸鈉 (

23、1) 物理性質(zhì)：白色固體，易溶于水，水溶液俗稱水玻璃或泡花堿，是一種泡花堿 ［投影實驗］P77 實驗4-2、 放入蒸餾水 放入Na2SiO3飽和溶液 現(xiàn)象 當水分蒸發(fā)后燃燒 當水分蒸發(fā)后不易燃燒 結(jié)論 用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火 ［板書］(2) 化學性質(zhì)：相對穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕， 熱穩(wěn)定性強 ［講］硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)復雜，為了方便記憶和計算，常用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成 ［板書］3、表示方法： 原如此：金屬氧化物〔較活潑------較不活潑〕 方法： 找組成元素 寫成氧化物的形式 原子個數(shù)比不變 檢查有無遺漏 ［投影］

24、例、請用氧化物的形式表示如下硅酸鹽的組成： 硅酸鈉〔Na2SiO3〕 ———————————— 鎂橄欖石〔Mg2SiO4〕 ———————————— 高嶺土 {Al2(Si2O5)(OH)4} ———————————— ［講］硅酸鹽材料具有很多優(yōu)良的性能，為我們的生活、為人類的科技進步作出了很大的貢獻。受傳統(tǒng)瓷某些特殊性能的啟發(fā)，科技工作者在此根底上進展了一次又一次的創(chuàng)新，又研制出了許多種組成不同、性能更特殊的新型瓷。請大家閱讀教材P77上的科學視野。 ［投影］傳統(tǒng)硅酸鹽材料： (1) 瓷：日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具 (2) 玻璃： (3) 水泥：以黏土和石灰石為主要原

25、料 具有特殊功能的含硅物質(zhì)： (1) 碳化硅〔金剛砂〕 (2) 硅鋼：導磁性良好，用作變壓器鐵芯 (3) 硅橡膠 (4) 分子篩：具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽 (5) 生物瓷：人造骨 ［過］雖然硅的化合物很多，隨處可見，而且從遠古時期人類就已經(jīng)學會加工和使用瓷，但是硅的單質(zhì)卻到很晚------18世紀上半葉才制備出來。 硅別看起來灰溜溜的，它自己與化合物的作用卻大得很，大到高科技領域，小到我們的周圍，到處都有Si與其化合物的蹤影，當今電子工業(yè)的飛速開展，更是人們對Si的性質(zhì)的認識息息相關，本節(jié)我們就來學習Si與其化合物的有關知識。 ［板書］三、硅( silicon) 單質(zhì) 1

26、、存在形態(tài)：有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體 ［投影］展示晶體Si和晶體Si的結(jié)構(gòu)模型 ［板書］2、晶體結(jié)構(gòu)：正四面體形 ［講］晶體Si的結(jié)構(gòu)類似于金剛石的正四面體型，因此物理性質(zhì)與金剛石類似。 ［板書］3、物理性質(zhì)：灰黑色具有金屬光澤的固體、熔點高、硬度大、質(zhì)脆、導電性介于導體和絕緣體之間，是好的半導體材料。 ［講］因為Si在元素周期表中的位置僅次于金屬與非金屬分界限附近，因此硅有些性質(zhì)與金屬相似。硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下硅的化學性質(zhì)很穩(wěn)定，除F2、HF和NaOH外，Si不跟其他物質(zhì)起反響。 ［板書］4、化學性質(zhì) (1) 常溫下的反響： Si+2F2==SiF4 Si+4

27、HF==SiF4↑+2H2↑ Si+2NaOH +H2O == Na2SiO3+2H2↑ ［講］在高溫下，Si能與O2等非金屬單質(zhì)發(fā)生反響 ［板書］(2) 高溫下的反響： Si+O2SiO2 Si+2Cl2 SiCl4 ［講］硅可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件，還可以制成太陽能電池，可制成有良好導磁性、耐酸性的合金。半導體晶體管與芯片的出現(xiàn),促進了信息技術(shù)革命。請大家閱讀教材P79-80上的容，了解一下硅的用途。 ［投影小結(jié)］ 信息技術(shù)的關健材料，——半導體、晶體管、芯片。 半導體性能——將太陽能轉(zhuǎn)換為光能的重要材料——光電池 硅合金 ［板書］5、硅

28、的制備 (1) 工業(yè)上制粗硅 SiO2 + 2C Si+2CO↑ 石英砂 焦炭 電爐中 粗硅 (2) 由粗硅制純硅 Si+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2Si+4HCl ［總結(jié)］本節(jié)課我們學習了硅酸鹽的重要用途與性質(zhì)，了解了硅酸鈉的特性------耐火。知道了Si單質(zhì)的重要用途。從結(jié)構(gòu)上、從周期表的位置，進一步理解了Si的性質(zhì)。21世紀人類所面臨的重大問題之一是能源危機。而從書上我們了解到Si是具開展前景的新能源材料。同學們，隨著人類對Si與其化合物的認識越來越深刻，隨著科學技術(shù)的不斷開展，我們有理由相信Si與

29、其化合物對人類作出更大的貢獻，給人類帶來更大的驚喜! ［自我評價］ 1、如下關于硅的說法不正確的答案是( C ) A、硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色，有金屬光澤的固體 B、硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料。 C、硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反響 D、加熱到一定溫度時，硅能與氧氣、氯氣等非金屬反響 2、如下關于碳和硅的表示中，不正確的答案是( AD ) A、氧化物都能與氫氧化鈉溶液反響 B、單質(zhì)在加熱時都能跟氧氣反響 C、氧化物溶于水都生成相應的酸 D、碳和硅兩種元素都有同素異型體 教學回顧： 11 / 11